DE10241045A1 - Electronic component on wafer test procedure for light emitting and laser diodes uses integrated field effect transistor switch matrix - Google Patents
Electronic component on wafer test procedure for light emitting and laser diodes uses integrated field effect transistor switch matrix Download PDFInfo
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Abstract
Description
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Durchführen von Testmessungen anzugeben, das sich besonders einfach und schnell durchführen lässt.The invention is based on the object Procedure for performing of test measurements, which can be carried out particularly easily and quickly.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved by a Method with the features according to claim 1 solved. Advantageous embodiments of the method according to the invention are in the Subclaims described.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Bauelemente vor Durchführung der eigentlichen Testmessungen einem vorgegebenen Alterungsprozess unterworfen werden. Bei diesem Alterungsprozess fallen in erster Linie diejenigen Bauelemente heraus, die bereits bei der Herstellung Fehler aufwiesen und schadhaft waren. Nach Abschluss dieses Alterungsprozesses – bei Lasern bzw. Leuchtdioden auch Burnin – Prozess genannt – sind dann im Wesentlichen nur noch die Bauelemente übrig, die als fehlerfrei anzusehen sind und voraussichtlich ihre zu erwartende Lebensdauer auch erreichen werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass vorzugsweise alle Bauelemente gleichzeitig dem Alterungsprozess unterworfen werden, um zu erreichen, dass der Alterungsprozess bei den Bauelementen im Wesentlichen identisch ist. Durch das gleichzeitige Durchführen des Alterungsprozesses bei allen Bauelementen wird eine Zeitersparnis gegenüber einem sequenziellen Alterungsprozess erreicht, bei dem die Bauelemente einzeln bzw. nacheinander gealtert werden. Ein dritter wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Verwendung der Schaltmatrix zu sehen. Durch den Einsatz der Schaltmatrix wird nämlich konkret erreicht, dass nach Abschluss des an allen Bauelementen gleichzeitig durchgeführten Alterungsprozesses die Bauelemente nicht individuell kontaktiert werden müssen, da mit Hilfe der Schaltmatrix die Bauelemente einzeln oder in Teilgruppen eingeschaltet bzw. aktiviert werden können, sobald an ihnen Testmessungen durchgeführt werden sollen.A major advantage of the method according to the invention is that the components before performing the actual test measurements be subjected to a predetermined aging process. With this The aging process primarily drops out those components that already had defects during manufacture and were defective. After completing this aging process - with lasers or light emitting diodes also Burnin process called - are then essentially only the components left that are to be regarded as error-free are and are expected to reach their expected lifespan become. Another significant advantage of the method according to the invention is that preferably all the components at the same time Aging process to be subjected to the aging process is essentially identical for the components. Through the simultaneous Carry out the aging process for all components saves time across from achieved a sequential aging process in which the components be aged individually or in succession. A third essential Advantage of the method according to the invention can be seen in the use of the switching matrix. Because of the engagement the switching matrix becomes concrete achieved that after completing all components at the same time conducted Aging process, the components are not contacted individually Need to become, since the components are switched on individually or in sub-groups using the switching matrix or can be activated, as soon as test measurements are to be carried out on them.
Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn als Trägermaterial ein Halbleitermaterial verwendet wird. Eine Verwendung von Halbleitermaterial ermöglicht es nämlich in vorteilhafter Weise, dass die Schaltmatrix zumindest teilweise durch Halbleiterschalter gebildet werden kann, die im Halbleitermaterial zumindest teilweise monolithisch integriert sind. Durch die monolithische Integration der Halbleiterschalter im Halbleitermaterial lassen sich erhebliche Kostenvorteile gegenüber einem diskreten Aufbau von Schaltern bzw. Halbleiterschaltern auf einem Träger erreichen.It is considered advantageous if as a carrier material a semiconductor material is used. A use of semiconductor material allows namely in an advantageous manner that the switching matrix is at least partially can be formed by semiconductor switches in the semiconductor material are at least partially integrated monolithically. By the monolithic Leave integration of the semiconductor switches in the semiconductor material significant cost advantages compared to a discrete structure of switches or semiconductor switches on a carrier.
Im Hinblick auf Kostenerwägungen wird es als vorteilhaft angesehen, wenn Silizium als Halbleitermaterial für den Träger verwendet wird.With regard to cost considerations it is considered advantageous if silicon as a semiconductor material for the carrier is used.
Die Halbleiterschalter lassen sich in einem Halbleitermaterial vorteilhaft durch Transistoren bilden, insbesondere durch Feldeffekttransistoren.The semiconductor switches can be advantageously formed by transistors in a semiconductor material, especially through field effect transistors.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich in vorteilhafter Weise bei lichtemittierenden elektrischen Bauelementen einsetzen, insbesondere also bei Leuchtdioden und Laserdioden.The method according to the invention can be seen in advantageous for light-emitting electrical components use, especially with light-emitting diodes and laser diodes.
Um dabei sicherzustellen, dass die Leucht- oder Laserdioden bei der Durchführung des Alterungsprozesses oder bei der Durchführung der Testmessungen nicht beschädigt werden, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn vor Durchführung des Alterungsprozesses und/oder vor Durchführung der Testmessungen zu den Leucht- oder Laserdioden jeweils eine Schutzdiode parallel geschaltet wird. Eine Schutzdiode lässt sich an eine Leucht- bzw. Laserdiode beispielsweise derart anschließen, dass die Anode der Schutzdiode mit der Kathode der Leucht- bzw. Laserdiode und die Kathode der Schutzdiode mit der Anode der Leucht- oder Laserdiode verbunden wird.To make sure that the Light-emitting or laser diodes when carrying out the aging process or when performing the test measurements are not damaged , it is considered advantageous if, before carrying out the Aging process and / or before carrying out the test measurements A protective diode is connected in parallel to the light emitting or laser diodes becomes. A protective diode leaves connect to a light emitting or laser diode, for example, in such a way that the anode of the protective diode with the cathode of the light or laser diode and the cathode of the protective diode with the anode of the light-emitting or laser diode is connected.
Als vorteilhaft wird es darüber hinaus angesehen, wenn das erfindungsgemäße Verfahren an VCSEL-Lasern (vertical cavity surface emitting laser) durchgeführt wird; dabei werden die VCSEL-Laser vorteilhaft zunächst auf einem Silizium-Träger montiert, der eine elektronische Schaltmatrix aufweist. Die VSEL-Laser werden dann an diese Schaltmatrix angeschlossen; zur Durchführung des Alterungsprozesses wird die Schaltmatrix dann so angesteuert, dass alle VCSEL-Laser gleichzeitig altern. Nach Abschluss des Alterungsprozesses wird die Schaltmatrix dann so umgeschaltet, dass jeder VCSEL-Laser einzeln ausgemessen werden kann. Ein ganz wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die VCSEL-Laser auf dem Silizum-Träger sowohl gealtert als auch ausgemessen werden können; ein „Umbau" der Messeinrichtung zur Durchführung der Testmessungen nach dem Alterungsprozess ist also nicht erforderlich, wodurch eine deutliche Zeit- und Kostenersparnis erreicht wird.It will also be advantageous viewed when the inventive method on VCSEL lasers (vertical cavity surface emitting laser) is carried out; the VCSEL lasers are advantageously first mounted on a silicon carrier, which has an electronic switching matrix. The VSEL lasers are then connected to this switching matrix; to carry out the Aging process, the switching matrix is then controlled in such a way that all VCSEL lasers age at the same time. After the aging process the switching matrix is then switched so that each VCSEL laser is switched on individually can be measured. A very important advantage of this procedure is that the VCSEL laser on both the silicon carrier can be aged as well as measured; a "conversion" of the measuring device to carry out the Test measurements after the aging process are therefore not necessary, whereby a significant time and cost saving is achieved.
Zur Erläuterung der Erfindung zeigt eine Figur ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltmatrix, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden kann.To illustrate the invention shows a figure an embodiment for one Switching matrix that is used to implement of the method according to the invention can be used.
Die Figur zeigt eine Schaltmatrix
Zwischen dem ersten und dem dritten
Anschluss P1, P3 sind Spaltentransistoren T11, T12, ... in Reihe
geschaltet und bilden eine Spalte
Zwischen den beiden Spalten
Elektrisch parallel zu der aus Laserdiode
L und Schalttransistor gebildeten Reihenschaltung liegt pro Laserarray
jeweils ein „Zeilen-Transistor" T31,
T32, ...; die Zeilen-Transistoren T31, T32 usw. trennen jeweils
die Laserarrays
Die Basisanschlüsse aller Zeilentransistoren T31,
T32, ... sind untereinander elektrisch verbunden und bilden gemeinsam
einen Steueranschluss T3 der Schaltmatrix
Im Übrigen sind alle Basisanschlüsse der Schalttransistoren T1 jeweils untereinander verbunden und bilden somit einen Steueranschluss S1. Das Gleiche gilt entsprechend für die Schalttransistoren T2, deren Basisanschlüsse untereinander verbunden sind und gemeinsam einen Steueranschluss S2 bilden. In entsprechender Weise sind die übrigen Schalttransistoren T3–T14 der Laserarrays untereinander verbunden unter Bildung von Steueranschlüssen S3–S14. Die Steueranschlüsse S3 bis S14 sind in der Figur der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.Incidentally, all base connections of the switching transistors T1 connected to each other and thus form a control connection S1. The same applies accordingly to the switching transistors T2, their basic connections are interconnected and together a control connection Form S2. In a corresponding manner, the other switching transistors T3-T14 are the Laser arrays interconnected to form control connections S3-S14. The control connections S3 to S14 are not shown in the figure for the sake of clarity shown.
Zum Schutz der Laserdioden L ist zu diesen jeweils eine Schutzdiode LS – mit umgekehrter Polarität – parallel geschaltet. Die Schutzdiode LS dient dazu, eine Überspannung an der Laserdiode L in Sperrrichtung zu verhindern.To protect the laser diodes L is a protective diode LS - with reverse polarity - in parallel to each connected. The protective diode LS serves to overvoltage the laser diode L to prevent in the reverse direction.
Mit der Schaltmatrix
Nach Abschluss dieses Alterungsprozesses, der auch Burn-in-Prozess genannt wird, werden dann die einzelnen Laser L jeweils für sich charakterisiert, indem an die Anschlüsse P1–P4 die entsprechenden Testsignale angelegt werden.After completing this aging process, the also burn-in process the individual lasers L are then characterized individually, by connecting to the connectors P1-P4 the corresponding test signals are applied.
Nachfolgend soll nun beschrieben
werden, wie die Spaltentransistoren und die Reihentransistoren in
der Schaltmatrix
Zur Durchführung des Burn-in-Prozesses werden
alle Laserdioden L gleichzeitig von Strom durchflossen. Um dies
zu erreichen, wird an die Anschlüsse
P1 und P4 eine positive Spannung angelegt. Gleichzeitig werden alle
Spaltentransistoren T11, T12, ... der ersten Spalte
Bei dieser Beschaltung der Zeilen-
und Spaltentransistoren ergibt sich ein Stromfluss wie folgt: Zunächst fließt der Strom
von dem ersten Kontakt P1 über
das erste Laserarray
Da der Spaltentransistor T22 der
zweiten Spalte
Der Stromfluss durch die Laserarrays
wird dabei so lange durchgeführt,
wie es der vorgegebene Alterungsprozess erforderlich macht. Nach
Abschluss dieses Alterungsprozesses werden die Laserdioden dann
einzeln charakterisiert. Dies erfordert eine entsprechende Ansteuerung
der Spalten- und Zeilentransistoren, die wie folgt erfolgen muss:
Soll
beispielsweise die erste Laserdiode des ersten Laserarrays
For example, the first laser diode of the first laser array
Aufgrund dieser Ansteuerung der Spalten- und
Zeilentransistoren wird ein Messstrom vom ersten Anschluss P1 über den
durchgeschalteten Transistor T1 sowie über die zugeordnete Laserdiode
L zur zweiten Spalte
In entsprechender Weise können die übrigen Transistoren
T2–T14
des ersten Laserarrays
In entsprechender Weise können auch
die übrigen
Laserdioden L der übrigen
Laserarrays angesteuert werden. Soll beispielsweise die erste Laserdiode
L des zweiten Laserarrays
Die übrigen Schalttransistoren T2
bis T14 sowie die übrigen
Spaltentransistoren T12, ... der ersten Spalte
Abschließend soll nun noch erläutert werden,
wie beispielsweise die 14. Laserdiode des zweiten Laserarrays
Es lässt sich mit der Schaltmatrix
Außerdem ist es möglich, die
Schaltmatrix
- 1010
- Schaltmatrixswitching matrix
- 2020
- Erste SpalteFirst column
- 3030
- Zweite SpalteSecond column
- 100100
- Erstes Laserarrayfirst laser array
- 110110
- Zweites Laserarraysecond laser array
- 120120
- Drittes Laserarraythird laser array
- LL
- Diodediode
- LSLS
- Schutzdiodeprotection diode
- P1P1
- Anschluss der Schaltmatrixconnection the switching matrix
- P2P2
- Anschluss der Schaltmatrixconnection the switching matrix
- P3P3
- Anschluss der Schaltmatrixconnection the switching matrix
- P4P4
- Anschluss der Schaltmatrixconnection the switching matrix
- S1S1
- Steueranschlusscontrol connection
- S2S2
- Steueranschlusscontrol connection
- T3T3
- Steueranschlusscontrol connection
- T11T11
- Spaltentransistor der ersten Spaltecolumns transistor the first column
- T12T12
- Spaltentransistor der ersten Spaltecolumns transistor the first column
- T21T21
- Spaltentransistor der zweiten Spaltecolumns transistor the second column
- T22T22
- Spaltentransistor der zweiten Spaltecolumns transistor the second column
- T1T1
- Schalttransistorenswitching transistors
- T2T2
- Schalttransistorenswitching transistors
- T14T14
- Schalttransistorenswitching transistors
- T31T31
- Zeilentransistorrow transistor
- T32T32
- Zeilentransistorrow transistor
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